Parques fotovoltaicos para carregamento de e-bikes

Na Ref. [35] estudou-se um projeto de uma estação piloto de carregamento solar de e-bikes para a Universidade de Delft (Holanda).

Tal como em referências anteriores, otimizou-se a posição do painel e, para essa posição, foi considerado um modelo de previsão de produção FV a partir de dados meteorológicos da região em estudo. Em seguida, foram estudadas duas topologias de sistema, sob dois perfis de carga diferentes: uma estação de carregamento autónoma e outra conectada à rede com um sistema de armazenamento de energia. Concluiu-se que a primeira topologia resultava numa grande quantidade de energia que não era aproveitada nos meses de verão [35]. Para colmatar este problema, estudou-se a possibilidade de ligação à rede, que garantisse o fornecimento de energia ao sistema nos meses de inverno bem como o escoamento do excesso de produção FV nos meses de verão [35].

Realizou-se uma análise ambiental apenas do ponto de vista energético, ou seja, os impactos dos processos de fabrico não foram estudados [35]. Concluiu-se que, apesar do consumo intensivo de energia no fabrico de todos os componentes do sistema FV, este resultava numa produção energética líquida positiva ao longo da sua vida útil [35].

Concluiu-se que a implementação de tal estação não só era tecnicamente viável, como apresentava benefícios ambientais e económicos, especialmente se implementada em larga escala [35].

Na Ref. [36] apresentou-se um estudo realizado numa estação de carregamento solar para e-bikes de 5.52 kWp, implementado em Eindhoven (Holanda), cujo principal objetivo foi encontrar a configuração que revelasse melhor fiabilidade para funcionamento autónomo. A estação foi projetada para o carregamento de sete e-bikes e para o fornecimento de eletricidade a um ecrã de publicidade de consumo intensivo [36].

A metodologia aplicada baseou-se na aplicação de um modelo e respetiva validação com medições experimentais realizadas no local. No modelo, utilizaram-se dados de irradiância do local e um perfil de consumo total em corrente alternada (c.a.), que corresponde à soma da carga base (baseada em medições reais) com um perfil de carregamento de e-bikes dependendo do pressuposto (ou medições, quando disponíveis) nos diversos cenários [36].

A Figura 2.2a) mostra os perfis reais de produção FV e do carregamento em c.a. das e-bikes para esta estação para uma semana arbitrária no período total de teste [36]. É possível observar-se que o carregamento das e-bikes ocorre principalmente de manhã, quando os seus utilizadores chegam ao trabalho [36]. Este pico de procura coincide aproximadamente com os picos da produção FV, existindo, contudo, algumas alturas do dia em que existe défice de produção.

A Figura 2.2b) apresenta os resultados do modelo aplicado a diferentes cenários, verificando-se que apenas a produção FV por si só não é suficiente para suprir a carga, pelo que se torna necessário recorrer

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à rede. Com o aumento do número de e-bikes para carregamento, a carga não suprida torna-se maior, diminuindo a fiabilidade do sistema [36].

Figura 2.2: (a) Produção FV (a verde) e consumo c.a. devido ao carregamento das e-bikes (a azul) em função do tempo para uma semana de março de 2017 [36]. (b) Resultados do modelo para a configuração atual nos diferentes cenários: produção FV (a amarelo), carga não suprida (a vermelho),

carga total (a azul) e excesso de produção FV [36].

O estudo demonstrou que o sistema apresenta um alto nível de fiabilidade (>90%), mesmo para o dobro das e-bikes para o qual foi projetado [36]. Este nível aumenta (>99%) no cenário em que o ecrã de publicidade se encontra desligado [36].

Na Ref. [37] foi estudado um sistema de partilha de e-bikes com carregamento solar, na cidade de Gotemburgo (Suécia).

A primeira fase do estudo centra-se na análise da produção fotovoltaica em ambiente urbano, seguindo- se a energia requerida pelas e-bikes e, finalmente, o balanço energético resultante, para diferentes configurações do sistema, sendo as suas vantagens e desvantagens resumidas na Tabela 2.1.

A produção fotovoltaica em ambiente urbano foi estudada recorrendo ao método apresentado na Ref. [31] com dados horários, sendo ainda aplicado um método para estimar as perdas devidas ao possível sombreamento provocado pelos edifícios e árvores nas proximidades da estação.

O estudo da energia requerida pelas e-bikes baseou-se na sua modelação através de um balanço de forças que nela são exercidas e que depende de um conjunto de fatores, entre eles, a escolha da rota da viagem, a inclinação do terreno, o peso do condutor e especificações da e-bike. Para isso, foram feitas algumas considerações para valores típicos de algumas variáveis presentes nestas equações e assumiu-se um percurso numa estrada com três segmentos de diferentes inclinações para três perfis de condução diferentes (viajante habitual, turista e casual).

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Tabela 2.1: Vantagens e desvantagens das diferentes configurações do sistema [37].

Esquema Vantagens Desvantagens

Sem ligação à rede Possibilidade de mobilidade Inexistência de mão-de-obra para colocação de alicerces

O excesso de produção fotovoltaica não pode ser utilizado

Com ligação à rede e sem armazenamento

Solução fácil O recurso à rede pode ser elevado

Com ligação à rede e com armazenamento

O excesso de produção fotovoltaica pode ser armazenado, minimizando o recurso à rede

Solução mais complexa e cara

A Tabela 2.2 resume a metodologia abordada em cada um dos estudos acima referenciados, de modo a fornecer uma perspetiva geral destes.

Tabela 2.2: Resumo do estado da arte.

Autores do estudo

Configuração do sistema fotovoltaico

Análise económica Análise ambiental Sem ligação à rede Com ligação à rede e com sistema de armazenamento de energia Com ligação à rede e sem sistema de armazenamento de energia Chandra Mouli et al. [31] X ✓ X X X Miceli and Viola [32] ✓ X X ✓ X Figueiredo [33] X ✓ ✓ ✓ X Figueiredo et al. [34] X ✓ ✓ ✓ X Narayan [35] ✓ ✓ X ✓ ✓ Valckenborg et al. [36] X ✓ X X X Fogelberg [37] ✓ ✓ ✓ X X

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